某国际机场大厦消防给水设计的浅析

　某国际机场大厦位于庆春广场东侧，庆春东路与新塘路交叉口。工程用地面积约一万平方米，总建筑面积约7.2万平方米，地下2层，主楼为36层，建筑主要屋面高度为143.70米，其中五层和二十一层为避难层。裙房为四层，建筑高度为21.6米，一至四层为票务中心、餐饮和娱乐等综合用房。主楼五至十九层为办公，二十二层至三十五层为商务办公，三十六层为西餐厅。
　 　1消防用水量
　　本工程为高度大于100m的一类综合楼，按一类超高层建筑进行消防设计。
　　表1 消防用水量

消防系统	消防用水量（l/s）	延续时间（h）	用水量m3
室外消火栓	30	3	324
室内消火栓	40	3	432
自 动 喷 水	30	1	108

　　总用水量：864 m3，消防水池: 540 m3。
　　2室外消防　
本工程所在区域有完善的城市基础设施，有可靠的城市消防保证体系,供水可靠，水质良好。水源为城市自来水管网。从西侧市政道路和东侧新塘路市政供水干管各引一条DN200毫米的自来水管，在本大楼沿周边道路设DN200毫米的生活、消防合用的给水环管，在环管上设置地上式室外消火栓5只。
　 3消火栓系统
　　3.1消火栓给水系统
　　消火栓系统分高、中、低三区，低区为地下二层～四层；中区为五层～二十层；高区为二十一层～到三十六层，每个分区均成环状管网供水。在地下二层设有消防水池和生活、消防合用泵房。消防水池分两格，通过消防水泵吸水总管连通，储存有540m3消防用水量。在地下二层消防泵房内设置高、中区各两台，均为一用一备。低区消火栓系统由中区给水泵出水环管用消防专用减压阀减压至0.45MPa供给；中区由中区消火栓给水泵直接供给。为保证高区消防给水安全，降低消防管道承压，在二十一层避难层设中间转输消防水箱66 m3（兼作中、低区消火栓系统稳压水箱）。为保证中区最不利点消火栓静水压力不低于0.15MPa，在二十一层避难层设有中、低区增压稳压设备。高区消火栓系统由地下二层高区消火栓给水泵供水至中间转输水箱，再由中间转输泵串联供水，在屋顶设18 m3消防水箱一座，并设有高区增压稳压设备。

分区	服务层数	标高（m）	高差（m）	供水来源	消防水池
高	36F	137.70	55.80	-2F高区消火栓泵+21F高区转输泵	-2F540M3+21F60M3
21F	81.90
中	20F	76.70	54.50	-2F中区消火栓泵	-2F540M3
5F	22.20
低	4F	16.80	26.80
-2F	-10.00

3.2消火栓布置

　　大楼各层均设有室内消火栓（带灭火器箱组合式消防柜），其布置保证同层任何部位均有两股充实水柱同时到达，每股充实水柱不小于13米。每根消防立管流量按不小于15L/S计。各消火栓箱内设有启泵按钮及自救式消防卷盘，每只消火栓箱内配备DN65单口消火栓，25m衬胶水龙带， Φ19水枪，小口径消防水喉及软管。为保证消火栓栓口压力不大于0.50MPa，在5F~11，21~29F采用减压稳压式消火栓。在室外分高区和中低区共设置6套水泵接合器。
　　4 自动喷水灭火系统
　　4.1 自喷系统喷水强度
　　本工程自动喷水灭火系统为湿式系统。地下两层停车库按中危险级II级设计，喷水强度为8L/min.m2 ，作用面积160m2 ；地上部分均按中危险级I级设计，喷水强度为6L/min.m2 ，作用面积160m2 , 火灾延续时间为1小时。
　　4.2自喷给水系统
　　自喷系统分高低两区，低区为地下二层～十三层；高区为十四层～三十六层。自喷系统和消火栓系统共用消防水池，中间转输水箱及屋顶消防水箱。在地下二层泵房内分别设高区和低区自喷泵各两台，均为一用一备。在地下二层水泵房内设湿式报警阀五套，由低区自喷给水泵出水环管分组减压供水。在二十一层避难层设有中间消防转输水箱和自喷转输泵，并设有湿式报警阀3套，由高区自喷转输泵出水环管分组减压供水。在屋顶设有高区自喷增压、稳压设备一套，满足三十六层最不利点喷头工作压力不小于0.05Mpa。分高低区在室外共设置4套自喷系统水泵接合器。高区自喷系统中，在二十一层避难层水泵房内设自喷水泵接合器接力泵两台，两用。

分区	报警阀	进口压力（MPa）	服务层数	供水来源	消防水池
高	8	1.00	29~36F	-2F高区自喷泵+21F高区转输泵	-2F540M3+21F60M3
7	0.70	22~28F
6	0.45	15~21F
低	5	1.15	8~13F	-2F低区自喷泵	-2F540M3
4	0.70	2~7F
3	0.70	1~4F
2	0.40	-1F
1	0.40	-2F

　　本大楼办公、走道、会议室、避难层等公共场所及地下车库、自行车库，除建筑面积小于5 M2的卫生间及不宜用水扑救的部位外，均设有自动喷水灭火系统。每层每个防火分区的供水干管上均设有信号阀和水流指示器，并在管道末端设有放水阀。喷头采用玻璃球闭式喷头，喷头动作温度，厨房为93℃，其余为68℃。
　　５ 有关问题的探讨
　　５.1 供水方式选择
　　超高层建筑消防主要是以自救为主，系统运行需安全，可靠稳定。供水方式的选择是超高层消防水系统的关键，有串联和并联两种。
　　串联供水方式，在地下室设消防水池和消防高、低区给水泵，并在中间避难层设中间转输水箱和转输泵。串联供水方式是通过在地下消防水池，消防泵和中间转输水箱，转输泵联合向高区供水，保证了高区消防的安全，可靠。在地下消防泵有故障时，还可由消防车通过水泵接合器向中间转输水箱供水，再由转输泵向高区供水。串联方式占用避难层面积，水泵台数较多，控制复杂。
　　并联供水方式，在地下室设消防水池和消防高、低给水泵，直接分区供水，系统控制简单，不占用避难层建筑面积，但高区消防水泵及出水管长期承受高压，管道配件及阀门容易损坏，系统运行不稳定，安全，可靠性较差。
　　本工程采用串联供水方式。
　　５.2 防超压措施
　　1）《高规》规定：“临时高压给水系统的每个消火栓箱应设置直接启动消防水泵的按钮，并应设有保护按钮的设施”，以便迅速远距离启动消防泵(设计中采用破玻按钮)。火灾发生时，在击碎破玻按钮后尚未动用水枪灭火这段时间，消防管网压力剧增，将产生严重超压现象，有可能引起管网爆裂，整个消火栓系统就会瘫痪, 后果不堪设想。本设计采用了破玻按钮+压力监控启动水泵，在消防系统设置压力监控装置，并与消防稳压设施结合在一起，当系统压力下降到某一设定值时，压力开关动作，该信号与破玻按钮都动作时，消防泵启动。
　　2）本设计中采用了新型专用消防水泵（恒压切线泵），该水泵Q-H曲线几乎为水平线，可以很好的解决小流量时超压问题。
　　3）在水泵出水管上的止回阀后设置泄压阀，实践证明泄压阀反应灵敏，准确、可靠，可以有效防止因超压而造成的损害。泄压阀的口径直接影响水泵的工况点及其实际扬程和流量，因此，一般情况泄压阀的口径比水泵出口水管小一级。
　　4）在地下二层消防水泵出水管上设有水锤消除器。
　　５.3.避难层消防
　　超高层建筑须设避难层，设备专业也利用该层作设备间。本工程二十一层为避难层，设有空调机房，生活、消防泵房和转输水箱。本层为发生火灾时人员避难场所，并设有较多的设备。无论该层有无可燃物，不容置疑，均应设置消火栓和消防卷盘及自动喷头。考虑避难层四周向室外敞开，冬季温度较低，管道容易冻结，故本层喷头采用易熔合金喷头，并所有的管道采用保温措施。
　　５.4中间转输水箱
　　当采用水泵直接串联供水时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用。按规范要求，其储水的有效容积按15～30min消防设计水量确定。因转输水箱都利用避难层设置，一般还设有生活转输水箱，考虑结构承受能力，对建筑物的影响，按最低要求60m3储水量设置。
　　５.5避难层水泵隔震措施
　　转输水泵设于避难层中，应做好隔震措施，减少对下层办公场所的影响。避难层水泵采用双层隔震措施，水泵采用弹簧隔震器槽钢基础，再在其下设橡胶隔震垫钢筋混凝土基座，以减小震动噪音。
　　６ 结束语
　　超高层建筑消防系统内容复杂，涉及的方面较多。设计时要根据技术的可靠性，实际的可操作性，经济的合理性综合考虑，只有技术可靠、实际操作方便，才能确保安全。
　　以上是笔者在某国际机场大厦工程中给排水消防系统的具体设计中的设计体会，提出来和同行们交流，共同探讨，有不妥之处敬请批评指正。